(57)【要約】【課題】線状照明装置への使用に適した高輝度の白色光ＬＥＤにおいては、青色発光チップの発光色と蛍光体を励起させて発光した補色との合成光の色度で分類されていて、発光スペクトル、特に青色光のピーク波長のバラツキが大きい為、色再現性の確保の面から原稿読取装置の光源としては採用が困難であった。【解決手段】色度で分類された高輝度の白色ＬＥＤ３１と、白色ＬＥＤ３１からの光のうち青色光の補色を発する蛍光体と、白色ＬＥＤ３１からの光のうち青色ＬＥＤ４１からの光を減衰する光学フィルタ７０と、青色ＬＥＤ４１からの減衰光を補完するピーク波長で分類された青色ＬＥＤ４１とを、光源として使用することを特徴とする照明装置及び画像読取装置。【選択図】図７
2010219714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色域光を発光させる第１の発光部と、
前記第１の色域光の色域に含まれる色域の第２の色域光を発光させる第２の発光部と、
前記第１の発光部が発光させた前記第１の色域光の一部を透過させ光量を減衰させるフィルタと、
前記第１の発光部が発光させた前記第１の色域光の一部をその補色に変換する蛍光部材とを設け、
前記第２の発光部が発光させた前記第２の色域光により光量を補われた前記フィルタを透過した前記第１の色域光と、前記蛍光部材から発せられた前記第１の色域光の補色とにより白色光を発光させる照明装置。
【請求項２】
第１の色域光を発光させる第１の発光部と、
前記第１の色域光の色域に含まれる色域の第２の色域光を発光させる第２の発光部と、
前記第１の発光部が発光させた前記第１の色域光の一部を透過させ光量を減衰させるフィルタと、
前記第１の発光部が発光させた前記第１の色域光の一部をその補色に変換する蛍光部材とを設け、
前記第２の発光部が発光させた前記第２の色域光により光量を補われた前記フィルタを透過した前記第１の色域光と、前記蛍光部材から発せられた前記第１の色域光の補色とにより白色光を発光させる照明装置。
【請求項３】
青色光を発光させる青色発光チップをそれぞれ有する第１及び第２の発光部と、
前記第１の発光部の前記青色発光チップが発光させた前記青色光の一部を透過させ光量を減衰させるフィルタと、
前記第１の発光部が発光させた前記青色光の一部をその補色に変換する蛍光部材とを設け、
前記第２の発光部が発光させた前記青色光により光量を補われた前記フィルタを透過した前記青域光と、前記蛍光部材から発せられた前記青域光の補色とにより白色光を発光させる照明装置。
【請求項４】
前記第１の発光部と前記第２の発光部はそれぞれ射出された光を導光する導光体に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
電子黒板、画像形成装置（プリンタ等）や画像処理装置に用いられる画像読取部若しくは画像読取装置に用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びこれを用いた画像読取装置に係り、特に白色ＬＥＤを光源として導光体を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ファクリシミリやイメージリーダ等においては、原稿面を画情報として読取る密着型イメージセンサを備えた原稿読取り装置が用いられる。
【０００３】
例えば（特許文献１）では、導光体を用い、その端部（両端または一端）の表面から光を入射させ、導光体の一側表面に設けた多数の三角波状の光屈折領域及びまたは反射領域により屈折または反射させ、線状に出射させるようにした線状照明装置を提案されている。
【０００４】
これにより、原稿面照度のばらつきが軽減され、線状照明装置から原稿面までの距離を短くすることができると共に、光の伝送効率を飛躍的に向上させることができ、更に光源としてのＬＥＤチップ数の飛躍的削減も可能となり、低コスト化を図ることができる。
【０００５】
図６は高輝度白色ＬＥＤの発光スペクトルの説明図、図１０は高輝度の白色ＬＥＤの色度の分布範囲の説明図、図１３は光電変換素子アレイの分光感度の説明図、図１５は原稿の反射率の説明図、図１７は高輝度白色ＬＥＤの色度の分布範囲の説明図、図１８は白紙の反射率の説明図、図１９は原稿の色差［△Ｅ］の説明図である。
【０００６】
導光体の端部（両端または一端）表面から光を入射させ、導光体の一側表面に設けた多数の三角波状の光屈折領域及びまたは反射領域により屈折または反射させ、線状に出射させるようにした線状照明装置への使用に適した高輝度のＬＥＤとしては、単色の青色発光チップを発光させ、発光の一部で蛍光体を励起させて青色の補色を発光させることによって白色光へ色変換する白色ＬＥＤが知られている。
【特許文献１】特開平１０−１５０５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような型式の白色ＬＥＤは、青色発光チップの発光色と蛍光体を励起させて発光した青色の補色との合成光の色度で分類されていて、発光スペクトル、特に青色発光チップの発光色のピーク波長のバラツキが大きい為、色再現性の確保の面から原稿読取装置の光源としては採用が困難であった。
【０００８】
図６に示す例のような青色発光チップのピーク波長が大きく異なった発光スペクトルでも、図１７に示すような白色ＬＥＤの色度の分布範囲に含まれる。
【０００９】
更に、図１８に示す例のように白紙の場合でも読み取る原稿の反射率は、光の波長によって均一ではなく、特に青色（波長３８０〜４８０ｎｍ）付近では平坦ではない。また、図１５に示す例のように、グレースケール（白色〜灰色〜黒色）の場合でも読み取る原稿の反射率は光の波長によって均一ではなく、特に青色（波長３８０〜４８０ｎｍ）付近では平坦ではない。
【００１０】
ここで、図６に示す例のような青色発光チップのピーク波長が大きく異なった発光スペクトルの白色ＬＥＤを光源として、図３に示す例のような分光感度を持つ光電変換素子アレイで、図１５に示すグレースケール（白色〜灰色〜黒色）の原稿を読み取った場合の、標準の光Ｄ６５の下での測色値との色差［△Ｅ］は図１９に示すようになり、グレースケ
ール（白色〜灰色〜黒色）で色差［△Ｅ］３以上（３つの青色ＬＥＤチップのピーク周波
数がずれるために、色が着いて見える）という問題がある。
【００１１】
従って、青色光のピーク波長のバラツキ範囲が広い高輝度の白色ＬＥＤは、色再現性の確保の面から原稿読取り装置の光源としては採用が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述のような課題を解決するため、本願発明は、第１の青色発光チップが射出した青色光を蛍光体で励起させて青色の補色を発光させることによって色変換した白色光を射出する白色ＬＥＤと、白色ＬＥＤが射出した白色光のうち前記青色発光チップが射出した青色光を減衰する光学フィルタと、光学フィルタを通して減衰された青色領域を補完する色領域の光を射出する第２の青色発光チップとを光源として用いる照明装置とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本願の一実施の形態に係る照明装置の構成図、図２は本願の一実施の形態に係る照明装置の断面図、図３は本願の一実施の形態に係る照明装置に用いる光学フィルタの配置図、図４は本願の一実施の形態に係る照明装置に用いるバンドパスフィルタ（光学フィルタ）の分光特性の説明図、図５は本願の一実施の形態に係る照明装置の光路説明図である。
【００１４】
図１の照明装置は密着型イメージセンサが代表的であり、図２に示すように、原稿１０を密着させ、原稿１０上の画情報を読取るための透光性のガラスプレートからなるプラテン２０と、プラテン２０を介して原稿１０を照射する第１の発光部としての線状照明装置（白色）３０と、原稿１０を照射する第２の発光部としての線状照明装置（青色）４０と、原稿面からの反射光（二次反射光）を受光するロッドレンズアレイ５０と、光電変換素子アレイ６０とで構成される。
【００１５】
図３に示すように、第１の発光部としての線状照明装置（白色）３０は発光ダイオード（ＬＥＤ）素子３５と導光体９５の間に光学フィルタ７０を配置して、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子３５からの光が光学フィルタ７０を透過して導光体９５に導かれるように構成されている。
【００１６】
即ち、線状照明装置（白色）３０では、図６に示すような概ね青色の第１の色域（波長約３８０〜約４８０ｎｍ）の発光スペクトルを持つ第１の発光部を構成する発光ダイオード（ＬＥＤ）素子３５を発光させ、蛍光体を励起させて第１の色域（青色）の補色を発光させる。光学フィルタ７０を透過して光量が減衰した青色域光は蛍光体に励起された補色光と混色して白色光へ色変換する白色ＬＥＤを発光ダイオード（ＬＥＤ）素子として使用している。
【００１７】
更に、線状照明装置（白色）３０では、図４に示すような分光特性を持ち、前述の白色ＬＥＤの青色発光チップからの光を減衰させる光学フィルタ７０を使用している。
【００１８】
線状照明装置（青色）４０は図５に示すような構成を持ち、青色ＬＥＤを発光ダイオード（ＬＥＤ）素子４５として使用している。
【００１９】
次に、この原稿読取り装置の動作原理について説明する。図７は本願の一実施の形態に係る画像読取装置のブロック図である。線状照明装置（白色）３０より発せられた照明光（白色）８０と線状照明装置（青色）４０より発せられた照明光（青色）９０をプラテン２０に載置した原稿１０に照射する。
【００２０】
そこで、原稿１０の濃度や色に対応した反射光がロッドレンズアレイ５０を通り、光電変換素子アレイ６０に結像する。光電変換素子アレイ６０において、光信号は電気信号に変換されて増幅され、光電変換素子アレイ（Ａ／Ｄ変換）６１においてアナログ信号からデジタル信号に変換し、最終的にセンサデータとして、記憶装置６３に記憶される。
【００２１】
従来、原稿読取り装置の光源としてキセノンランプ（ＸＥ）が用いられるが、キセノンランプは駆動にインバータ回路等を必要とし、光源を構成するシステムとして高価であるという問題がある。
【００２２】
そこで、図８に示すような回路導体を形成したＬＥＤ実装用基板１００上にＬＥＤチップ１１０を複数個、直線状に所定間隔を配置したＬＥＤアレイ１１０が用いられている。図８はＬＥＤアレイ１００の構成図である。
【００２３】
しかしながら、従来のようなＬＥＤアレイ１００では、ＬＥＤチップ１１０の指向特性のため照明効率が低く、また原稿面照度のばらつきが大きくなるため、画像読取りの性能を低下させる原因となっていた。また、原稿面からＬＥＤアレイ１００まではある程度距離をおく必要があり、ユニット自体のサイズも大きなものとなり、更に数多くのＬＥＤチップ１１０を使用するためコストの高騰の要因となっていた。
【００２４】
図９は線状照明装置の基本構成図である。図９に示す線状照明装置は、接続部１２０から他端部１３０へ行くに従って断面積（円の径）が小さくなるように構成した透光性材料よりなる導光体１４０の長手方向の一側表面に、多数の三角波状のプリズムからなる光屈折・反射領域１５０を設け、この導光体１４０の端部に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１６０からの光を導光体１４０内部に伝搬させると共に、光屈折・反射領域１５０によって、導光体１４０上方の出射面１４５から出射させ、導光体１４０の長手方向に沿った線上を照射するものである。
【００２５】
ここで、光源としてのＬＥＤチップ１１０は導光体１４０の端部に設けられたＬＥＤ保持部１７０内の回路基板上に搭載され、ＬＥＤ保持部１７０内に形成した凹反射面１８０に光を反射させて導光体１４０に光を入射させ、接続部１２０を介して導光体１４０に導かれるようになっている。図５において、接続部１２０は円筒状に形成され、この内周に光拡散層１７５が設けられて、ＬＥＤチップ１１０からの光を導光体１４０に導く接続部である。
【００２６】
この構成により、接続部１２０に入射した光のうち接続部１２０の側面に到達する光成分は光拡散層１７５により拡散され、その大部分を導光体１４０に入射できるようになっている。導光体１４０に入射した光の成分は、同じく導光体１４０の側面から直接出射するか、または何回か側面で全反射を繰り返しながら光屈折・反射領域１５０に到達し、急激に角度を曲げられ（即ち角度変換を施され）、導光体１４０から上方へ出射して原稿を照明する。
【００２７】
光は光拡散層１７５によって接続部１２０の側面から直接導光体１４０外へ出射されることなく、接続部１２０内で反射を繰り返して導光体１４０に導かれ、導光体１４０の光屈折・反射領域１５０で図５の実線矢印方向に反射して出射面１４５から出射せしめられるようになっているため、原稿面での照度の均一化を図ることができる。
【００２８】
しかしながら、ＬＥＤチップ１１０の数を増やしやすい前述のようなＬＥＤアレイ１００とは異なり、十分な光量を得るには高輝度のＬＥＤチップ１１０が必要である。また、カラー画像読取を実現するためには、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の光の３原色のＬＥＤもしくは白色ＬＥＤが必要となる。
【００２９】
白色ＬＥＤは図１０に一例を示すような色度の分布範囲を持つため、図７に一例を示すような補正手段としての演算装置６２が必要となる。
【００３０】
ここで、補正手段の動作原理を図７を用いて説明する。図７では光源として白色ＬＥＤ３１及び青色ＬＥＤ４１を用いている。
【００３１】
白色ＬＥＤ３１は白色ＬＥＤ駆動回路３２で定電流駆動され、青色ＬＥＤ４１は青色ＬＥＤ駆動回路４２で定電流駆動されている。図７において、光電変換素子アレイ６１はＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の光の３原色の各波長を測定し、センサデータとして出力する。演算装置６２は記憶装置６３が記憶したセンサデータから照度を算出する。記憶装置６３には照度が設定値として保存されており、演算装置６２はセンサデータと記憶装置６３に記憶された設定値とを比較演算し、電流値をシェーディング時に記憶装置６３に保存されている設定値に補正調整する。最後に、補正後の設定値を記憶装置６３に保存する。
【００３２】
その後、画像読取時において、白色ＬＥＤ駆動回路３２及び青色ＬＥＤ駆動回路４２に流れる電流の電流値が記憶装置６３に保存された設定値に設定調整される。読み取られた画像データは、シェーディング時に保存されたセンサデータに対応して「光量分布及びＲＧＢの分光感度」の不均一性を補正すると共に、予め記憶装置６３に保存された「照明装置」及び「原稿読取り装置」に固有の「補正係数」により補正して、色再現性を確保する。
【００３３】
図１１は本願の一実施の形態に係る照明装置の補完後の発光スペクトルの説明図、図１２は本願の一実施の形態に係る照明装置の補完後の色度の分布範囲の説明図、図１３は本願の一実施の形態に係る照明装置に用いる光電変換素子アレイの分光感度の説明図、図１４は補完後の原稿の色差［△Ｅ］の説明図である。
【００３４】
補完後の合成光の発光スペクトルは図１１に示すようなり、図１２に示すような色度範囲を有する。図１５に示すグレースケール（白色〜灰色〜黒色）の原稿を図１３に示す分光感度を持つ光電変換素子アレイで読み取った場合の、標準の光Ｄ６５の下での測色値との色差［△Ｅ］は図１４に示すようになり、グレースケール（白色〜灰色〜黒色）で色差
［△Ｅ］３以内に改善される。
【００３５】
色差［△Ｅ］とは、等しい大きさに知覚される色差が、空間内の等しい距離に対応する
ように意図した色空間である均等色空間のひとつであるＬ＊ａ＊ｂ＊表色系（ＣＩＥ１９７６）における２色間の距離をいい、色違いの度合いが心理的に同じに見える時には、その２色間の距離は同じになる。
【００３６】
色差［△Ｅ］に対する感覚の一例を以下に示す
色差［△Ｅ］１．５〜  ３．０：一般には同じ色だと思われているレベル
色差［△Ｅ］３．０〜  ６．０：印象レベルでは同じ色として扱える範囲
色差［△Ｅ］６．０〜１２．０：異なる色として感じられる。
【００３７】
図７で示されるように、白色ＬＥＤ３１は白色ＬＥＤ駆動回路３２により、また青色ＬＥＤ４１は青色ＬＥＤ駆動回路４２により独立に定電流駆動されており、定電流駆動の電流値は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の光の３原色の各波長を測定する光電変換素子アレイ６０からのセンサデータから算出された照度が記憶装置６３に保存されている設定値となるように比較演算され、調整されるように構成され、シェーディング時に記憶装置６３に保存されている設定値となるような電流が白色ＬＥＤ３１及び青色ＬＥＤ４１に流されるよう白色ＬＥＤ駆動回路３２及び青色ＬＥＤ駆動回路４２が調整され、調整値が記憶装置６３に保存される。
【００３８】
その後、画像読取時には、白色ＬＥＤ駆動回路３２及び青色ＬＥＤ駆動回路４２は記憶装置６３に保存された調整値に設定調整される。読み取られた画像データは、シェーディング時に保存されたセンサデータに対応して「光量分布及びＲＧＢの分光感度」の不均一性を補正すると共に、予め記憶装置６３に保存された「照明装置」及び「原稿読取り装置」に固有の「補正係数」により補正して、色再現性を確保する。
【００３９】
本実施の形態は、前述の密着型イメージセンサを画像読取システムに使用したものである。
【００４０】
図１６は、画像読取システムの基本構成図である。
【００４１】
画像読取システム２００は、密着型イメージセンサ２１０とプラテン２２０とモーター２３０と支持シャフト２４０と駆動用シャフト２５０と原稿押えカバー２６０を備えている。
【００４２】
画像読取システム２００は、図示しない操作部を操作することにより、光を透過するプラテン２２０の上に置かれた状態の原稿２７０の画像情報を読取るために、密着型イメージセンサ２１０が備えている線状照明装置３０，４０は、原稿２７０に対して光を照射する。また、密着型イメージセンサ２１０は支持シャフト２４０上をモーター２３０によって回転する駆動用シャフト２５０により、平行に配置された２本のシャフト上を移動する。
【００４３】
よって、密着型イメージセンサ２１０をモーター２３０でプラテン２２０に平行に移動させながら、原稿２７０からの反射光は、ロッドレンズアレイで集光され光電変換素子アレイに入射し、光電変換素子アレイで電気信号に変換され、図示しない情報処理装置へ出力される。
【００４４】
係る構成によれば、安価かつ小型で、読取り性能の高い画像読取システムを実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明してきたように、本発明によれば、原稿面の光量を十分に確保することができ、原稿面の照度が均一で光量深度の比較的大きく、色再現性の確保された線状照明装置を提供することができることから、電子黒板や画像形成装置（プリンタ等）や画像処理装置に用いられる画像読取部、若しくは画像読取装置（スキャナ）等の画像読取用、照明用光源として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本願の一実施の形態に係る照明装置の構成図
【図２】本願の一実施の形態に係る照明装置の断面図
【図３】本願の一実施の形態に係る照明装置に用いる光学フィルタの配置図
【図４】本願の一実施の形態に係る照明装置に用いるバンドパスフィルタ（光学フィルタ）の分光特性の説明図
【図５】本願の一実施の形態に係る照明装置の光路説明図
【図６】高輝度白色ＬＥＤの発光スペクトルの説明図
【図７】本願の一実施の形態に係る画像読取装置のブロック図
【図８】ＬＥＤアレイの構成図
【図９】線状照明装置の基本構成図
【図１０】高輝度の白色ＬＥＤの色度の分布範囲の説明図
【図１１】本願の一実施の形態に係る照明装置の補完後の発光スペクトルの説明図
【図１２】本願の一実施の形態に係る照明装置の補完後の色度の分布範囲の説明図
【図１３】光電変換素子アレイの分光感度の説明図
【図１４】補完後の原稿の色差［△Ｅ］の説明図
【図１５】原稿の反射率の説明図
【図１６】画像読取システムの基本構成図
【図１７】高輝度白色ＬＥＤの色度の分布範囲の説明図
【図１８】白紙の反射率の説明図
【図１９】原稿の色差［△Ｅ］の説明図
【符号の説明】
【００４７】
１０    原稿
２０    プラテン
３０    線状照明装置（白色）
３５    発光ダイオード（ＬＥＤ）素子
４０    線状照明装置（青色）
５０    ロッドレンズアレイ
６０    受光装置
７０    光学フィルタ
８０    照明光（白色）
９０    照明光（青色）
９５    導光体
【図１】
2010219714.tif 000003
【図２】
2010219714.tif 000004
【図３】
2010219714.tif 000005
【図４】
2010219714.tif 000006
【図５】
2010219714.tif 000007
【図６】
2010219714.tif 000008
【図７】
2010219714.tif 000009
【図８】
2010219714.tif 000010
【図９】
2010219714.tif 000011
【図１０】
2010219714.tif 000012
【図１１】
2010219714.tif 000013
【図１２】
2010219714.tif 000014
【図１３】
2010219714.tif 000015
【図１４】
2010219714.tif 000016
【図１５】
2010219714.tif 000017
【図１６】
2010219714.tif 000018
【図１７】
2010219714.tif 000019
【図１８】
2010219714.tif 000020
【図１９】
2010219714.tif 000021